Mạch kĩ thuật số với bộ đếm thuận (từ 00 đến 59) | Thực tập cơ bản | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ***** □&□ ***** BÁO CÁO MÔN THỰC TẬP CƠ BẢN
MẠCH KĨ THUẬT SỐ VỚI BỘ ĐẾM THUẬN (từ 00 đến 59)
Giảng viên hướng dẫn: Phan Văn Phương
Họ tên sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Minh Mã số sinh viên: 20214008 Lớp: ĐTVT 09 k66 Mã lớp: 726386 Hà Nội, tháng 12 năm 2022 1 Mục Lục
I.Lý Thuyết…………………………….……………..3
1. Tín hiệu số. Nếu một số ứng dụng trong dân dụng hiện này………..………3
2. Tìm hiểu về đại số boole, định lý morgan…………………….…………….3
3. Trình bày cổng logic cơ bản và thuật toán logic…………………….………3
4. Tìm hiểu về IC họ TTL và cmos…………………………………………….7
5. Tìm hiểu về flip flop và trigger………………………………………………8
II.Thực hành………………………………………….9
1. Tên bài thực hành………………………………………………………….9
2. Các linh kiện trong mạch………………………………………………….9
3. Sơ đồ khối…………………………………………………………………9
4.Sơ đồ nguyên lý……………………………………………………………9
5.Sơ đồ lắp rắp………………………………………………………………10 2
I. Lý thuyết tìm hiểu
1: Tìm hiểu về tín hiệu số .Nêu một số ứng dụng trong dân dụng hiện nay.
-Tín hiệu số: là một nhóm xung được mã hóa theo giá trị lượng tử của tín hiệu
tại các thời điểm rời rạc cách đều nhau.
+Mỗi xung của tín hiệu số biểu thị 1 bit của từ mã, nó chỉ có hai mức
điện áp ,mức thấp là giá trị logic “0” , mức cao là giá trị logic “1”.
+Số xung (số bit) của tín hiệu số là độ dài của từ mã . Tín hiệu số có 8
bit được gọi là một byte, còn tín hiệu số có 16 bit bằng hai byte được gọi là một từ.
+Giá trị mã của tín hiệu số được gọi là số liệu (data), nó chính là thông
tin chứa đựng trong tín hiệu. Số liệu là ánh xạ của tín hiệu số do đó các
tác động lên số liệu cũng chinh là tác động lên tín hiệu.
=> Như vậy, tín hiệu số là tín hiệu rời rạc ,có giá trị lượng tử và được mã hóa.
-Một số ứng dụng trong dân dụng :
+Y tế: Hình ảnh chẩn đoán CT, MRI, siêu âm, và điện tâm đồ phân tích, y tế hình ảnh.
+Ảnh chụp nâng cao, nén dữ liệu, phân tích điều khiển từ xa.
+Thương mai: Phim đặc biệt hiệu ứng, video cuộc gọi hội nghị, tín hiệu ghép kênh, lọc.
+Quân sự :Radar, Sonar, vũ khí hướng dẫn, bảo mật giao tiếp.
2: Tìm hiểu về đại số boole, định lý de morgan. -Đại số booler.
+Đại số Boole được phát minh bởi nhà toán học Anh George Boole vào năm 1854.
+Đại số Boole nghiên cứu các phép toán thực hiện trên các biến chỉ có 2 giá trị 0 và
1, tương ứng với hai trạng thái luận lý "sai" và "đúng" (hay "không" và "có") của đời thường.
-Định lý đe morgan:
3: Trình bày cổng logic cơ bản và các thuật toán logic. 3 Tên cổng Ký hiệu
Chức năng và IC tương ứng NOT
-Còn gọi là cổng đảo (Inverter), dùng để thực hiện hàm đảo:
-Mũi tên chỉ chiều di chuyển của tín hiệu và
vòng tròn là ký hiệu đảo. Trong những
trường hợp không thể nhầm lẫn về chiều
này, người ta có thể bỏ mũi tên.
-Ví dụ: IC 7404,IC7405,IC7407. AND
-Dùng thực hiện hàm AND 2 hay nhiều biến.
-Cổng AND có số ngã vào tùy thuộc số biến
và một ngã ra. Ngã ra của cổng là hàm AND của các biến ngã vào. -Bảng chân lý: -Ví dụ: IC 7408,IC7409. OR
-Dùng để thực hiện hàm OR 2 hay nhiều biến.
-Cổng OR có số ngã vào tùy thuộc số biến và một ngã ra. -Bảng chân lý: 4 -Ví dụ:IC 7432. BUFFER
Còn gọi là cổng đệm. Tín hiệu số qua cổng (đệm)
BUFFER không đổi trạng thái logic. Cổng
BUFFER được dùng với các mục đích sau: -Sửa dạng tín hiệu.
-Đưa điện thế của tín hiệu về đúng chuẩn của các mức logic.
-Nâng khả năng cấp dòng cho mạch.
Tuy cổng đệm không làm thay đổi trạng
thái logic của tín hiệu vào cổng nhưng nó giữ
vai trò rất quan trọng trong các mạch số. NAND
- Là kết hợp của cổng AND và cổng NOT, thực hiện hàm
(Ở đây chỉ xét cổng NAND 2 ngã vào, độc
giả tự suy ra trường hợp nhiều ngã vào).
-Ký hiệu của cổng NAND (Gồm AND và
NOT, cổng NOT thu gọn lại một vòng tròn)
-Tương tự như cổng AND, ở cổng NAND ta
có thể dùng 1 ngã vào làm ngã kiểm soát.
Khi ngã kiểm soát = 1, cổng mở cho phép tín hiệu logic ở ngã
vào còn lại qua cổng và bị đảo, khi ngã kiểm
soát = 0, cổng đóng, ngã ra luôn bằng 1.
-Khi nối tất cả ngã vào của cổng NAND lại
với nhau, nó hoạt động như một cổng đảo -VD: IC7400, IC7401,IC7403
- Là kết hợp của cổng OR và cổng NOT, 5 NOR thực hiện hàm
- Ký hiệu của cổng NOR (Gồm cổng OR và
NOT, nhưng cổng NOT thu gọn lại một vòng tròn) -VD: IC7427, IC7428,IC7433. EX-OR
- Dùng để thực hiện hàm EX-OR.
- Cổng EX-OR chỉ có 2 ngã vào và 1 ngã ra.
- Một tính chất rất quan trọng của cổng EX- OR:
+ Tương đương với một cổng đảo khi có
một ngã vào nối lên mức cao.
+ Tương đương với một cổng đệm khi có
một ngã vào nối xuống mức thấp. EX-NOR
- Là kết hợp của cổng EX-OR và cổng NOT
- Cổng EX-NOR có 2 ngã vào và một ngã ra
- Hàm logic ứng với cổng EX-NOR là
- Các tính chất của cổng EX-NOR giống
cổng EX-OR nhưng có ngã ra đảo lại. 6 AOI (AND-
-Ứng dụng các kết quả của Đại số BOOLE, OR-
người ta có thể kết nối nhiều cổng khác nhau INVERTER)
trên một chip IC để thực hiệ n một hàm logic phức tạp nào đó.
-Cổng AOI là một kết hợp của 3 loại cổng
AND (A), OR (O) và INVERTER (I). -Ví dụ hàm logic :
4. Tìm hiểu về IC họ TTL và cmos.
-Nhìn chung, IC số được chia làm 2 loại chính đó là TTL và CMOS. -TTL:
+Sử dụng cấu trúc nền tảng từ các transistor (BJT) nên
có đầy đủ ưu điểm của
một Transistor (công suất tiêu tán thấp, độ miễn nhiễu cao), điện áp Vdd = 5V.
+Các loai IC TTL có thể có nhiều tên gọi khác nhau, nhưng thông dụng nhất là hai dòng 74 và (theo 54
chuẩn của hãng TI phổ biến từ năm 1964). Hai dòng IC
này các chức năng đều giống như nhau chỉ khác nhau ở chỗ nhiệt độ hoạt động.
Với dòng 74 (thông thường) nhiệt độ hoạt động tốt nhất là từ khoảng 0oC đến
70oC. Còn với dòng 54 (dùng trong quân sự) nhiệt độ hoạt động tốt từ khoảng - 55oC đến 125oC. -CMOS:
+Sử dụng cấu trúc nền tảng từ các MOSFET nhưng cũng mang khá nhiều đặc
điểm nổi trội của TTL, ban đầu khi mới ra đời tốc độ của các dòng CMOS chậm
hơn các dòng TTL rất nhiều, nhưng sau này với hàng loạt cải tiến tốc độ của
CMOS đã ngang ngửa TTL. Hiện nay, người ta đang bắt đầu sử dụng dần các
dòng CMOS thay cho TTL. Điện áp hoạt động Vdd = 5V - 15V.
+Hãng RCA được xem là hãng tiên phong trong việc sản xuất các dòng IC
CMOS như các dòng CD40xxA, CD40xxB, CD45xx, CD47xx (các dòng có chữ
B ở cuối có thêm các ưu điểm như sau: khả năng chịu dòng cao hơn, thời tăng,
thời giảm của xung vuông ra ngắn hơn tốc độ cao hơn.). Ngoài ra, hãng Motorola
còn cho ra đời cái dòng IC CMOS của riêng họ như 140xx, 140xxB, 145xx. 7
5. Tìm hiểu về flip flop và trigger.
-FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích hợp
của ngõ vào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu trong
mạch và xuất dữ liệu ra khi cần.
-Có nhiều loại flip flop khác nhau, chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều
ứng dụng. Các mạch FF thường được kí hiệu như sau: Bộ tạo xung nhịp Bộ giải mã Bộ đếm IC7490 3.1.11 Bộ hiển thị Led IC7447 7 thanh IC 7400
Nếu các ngõ vào sẽ quyết định ngõ ra là cái gì thì ngõ đồng hồ
khi nào mới có sự thay đổi đó. Chân Ck có thể tác động mức thấp hay mức cao
tuỳ vào cấu trúc bên trong của từng IC FF, do đó với một IC FF cố định thì chỉ
có một kiểu tác động và chỉ một mà thôi. -Các loại FF: II.Thực hành.
1.Tên bài thực hành.
MẠCH KỸ THUẬT SỐ VỚI BỘ ĐẾM THUẬN (từ 00 đến 59).
2. Các linh kiện trong mạch.
2 IC 7447, 2 IC 7490, 1 IC7400, 2 Led 7 thanh anot chung, 2 điện trở 4.7KΩ, 2
điện trở 10Ω, 1 tụ điện 100µF, nguồn điện, dây dẫn. 3. Sơ đồ khối. 8
4.Sơ đồ nguyên lý. 5.Sơ đồ lắp ráp. 9 10